金屬氧化物表面結構的精細調控與化學感測器設計

《金屬氧化物表面結構的精細調控與化學感測器設計》是依託北京化工大學，由王志華擔任項目負責人的面上項目。

基本介紹

• 中文名：金屬氧化物表面結構的精細調控與化學感測器設計
• 依託單位：北京化工大學
• 項目類別：面上項目
• 項目負責人：王志華

項目摘要

隨著社會的發展，人們對氣體感測器性能不斷提出新的要求，氣敏材料表面結構的精細調控將成為提高感測性能的新手段。本課題將採用非平衡雷射誘導氣相沉積、微波水熱等技術製備不同種類金屬氧化物納米材料，通過摻雜、焙燒等後處理手段進一步調控材料表面結構。檢測材料氣敏性能並藉助催化劑相關原位分析技術，深入研究材料表面組成及結構對其分析檢測氮氧化合物等有毒、有害氣體性能的影響，結合理論計算，構建材料製備、微觀結構與氣敏性能之間的關聯；掌握材料回響過程的物理、化學規律並從原子水平上理解氣敏回響機制。以感測性能為導向，通過表面結構的精細調控提高材料靈敏度、選擇性、穩定性等綜合性能，實現新型感測器的最佳化設計。課題研究結果不僅有助於氣敏回響機制的最終確立，推動相關基礎研究，為感測器的實際套用提供技術基礎和理論依據，還將有益於環境分析檢測技術的發展，從而滿足日益提高的環境監測標準。

結題摘要

本項目通過化學感測器敏感材料表面結構的精細調控改善其感測性能，從而滿足日益提高的環境監測標準。主要採用水熱法、微波輔助法等製備了不同形貌的氧化鋅、氧化銦等金屬氧化物納米材料，通過高溫煅燒、不同氣氛處理、摻雜、負載以及材料複合等不同的改性手段精確調控納米材料表面缺陷種類和濃度，提高材料的感測性能，建立了材料微觀結構與性能的關係。通過原位技術分析氣敏回響過程，從微觀尺度上揭示了氣敏材料與待測分子之間的相互作用機制。以二氧化氮、一氧化碳、乙醇等的感測性能為導向，通過材料表面結構的調控提高材料靈敏度、選擇性和穩定性，實現了高性能氣敏材料的可控制備。我們將層狀材料與化學發光分析法相結合，構建了新型化學發光感測器，通過材料改性或者調控主體層板和層間客體陰離子，研究影響體系化學發光行為的各種因素，考察了體系的化學發光行為規律及反應機理，實現了生物樣品中亞硝酸鹽、生物胺等微量組分的高選擇性和高靈敏度的測定。在此基礎上，我們還製備出系列具有高比表面積的其他氧化物複合納米材料，通過合成方法、焙燒條件、載體組成及形貌的改變精細調控金屬和氧化物表面之間的相互作用及其對活性物種的影響，研究了材料在毒害性物質消除方面的性能。本課題的研究成果拓展了分析檢測技術，為感測器的實際套用提供了技術基礎和理論依據。